抗菌性と生体適合性を併せ示す生糸織物の開発
東京医科歯科大学生体材料工学研究所

川下将一

Raw silk can be doped with metal element such as Ca and Zn due to high affinity of sericin, outer layer of the raw silk.
Thus, raw silk doped with metal element is expected to show various functions favorable as biomaterials. In this study, weinvestigated to apatite-forming ability in simulated body fluid (SBF) and antibacterial activity against Escherichia coli of
metal-doped raw silk fabric. The samples were prepared by soaking in the aqueous solution containing Ca, Cu or Zn ion.
Cu-doped and Zn-doped raw silk fabric showed antibacterial activity, suggesting antibacterial agents of Cu and Zn released
from the samples killed the bacteria. On the other hand, Ca-doped raw silk fabric showed both apatite-forming ability andantibacterial activity. The apatite formation on fabric is might be because Ca ion released from the sample increased a degreeof supersaturation of SBF to respect with apatite and accelerate the apatite formation. Also, it is considered that release of Ca
ion causes pH increase locally and the bacteria hardly survive at the sample surface. Therefore, Ca-doped, Cu-doped and Zndoped raw silk fabric are useful as antibacterial biomaterials. Further, Ca-doped raw silk fabric has potential to bond to living
bone.

1. 緒

アパタイトのそれらと大きく異なる 10）ため、生体内で優言れた骨結合性を示さない可能性がある。一方、CaO-SiO 2 -

生糸は蚕の繭を構成する天然繊維であり、フィブロイン

P 2 O 5 系ガラスやケイ酸カルシウムで処理したエチレン-ビをセリシンが覆ったタンパク質の 2 層構造を取っている 1）。

ニルアルコール重合体は、材料中から Ca イオンが溶出す

これまで生糸表面のセリシンはアルカリ溶液やセッケン水ることによって、SBF 中でもアパタイトを形成する 11 , 12）。

などにより除去および廃棄されてきたが、セリシンには従って、生糸に Ca イオンを導入できれば、SBF 中におい

3）ても生糸がアパタイトを形成する可能性がある。さらに、胞の接着促進効果 4）などが最近報告されているようになり、

生糸を織物にすれば、生糸中心部のフィブロインが機械的

近年では様々な医用材料への応用が期待されている。また、強度に優れる 1）ことから、高荷重のかかる腱や靭帯などのセリシンに含まれるセリンやアスパラギン酸は側鎖にヒド代替材としての応用を期待できる。

創傷治癒効果2）や抗酸化作用 に加え，ヒト皮膚線維芽細

ロキシ（OH）基あるいはカルボキシル（COOH）基を含むた

一方、近年、人工材料埋入時の手術創部の感染症（SSI：

め、カルシウム（Ca）や亜鉛（Zn）などの金属元素と高い親surgical site infection）が問題となっている。整形外科領和性を示す 5）。従って，生糸表面に金属元素を導入すれば、域においては、脊椎手術では 0 . 6 〜 11 . 9 %、初回人工関節

生糸がバイオマテリアルとして有用な様々な機能を発現す置換術では 0 . 2 ~ 2 . 9 %、人工関節再置換術では 0 . 5 ~ 17 . 3

る可能性がある。

% の SSI 発症が報告されている 13）。一度 SSI を発症してし骨結合性材料は、生体内においてその表面に骨類似アパ
タイトを形成し、それを介して生体骨と結合する

6 , 7）

まうと、埋入した人工材料の再置換が必要となり、患者に。人大きな負担を強いることから、人工材料自体が抗菌効果を工材料のアパタイト形成能を評価する方法として、ヒトの発揮することが望ましい。近年では、抗菌元素として知ら血漿とほぼ等しい無機イオン濃度を有する擬似体液（SBF：れる銀（Ag）や銅（Cu）、Znなどを材料に担持させる方法 14 -16）

simulated body fluid）に試料を浸漬する方法がある 8）。こや、酸化チタン（TiO 2）の光触媒による酸化作用を利用す

れまでに SBF のイオン濃度を 1 . 5 倍にした 1 . 5 SBF 中にる方法 17）が試みられている。後者の方法では光の届かな

おいて、生糸織物表面にアパタイトが形成することが見い生体内における抗菌効果は期待できないが、前者の方法

9）出されている 。しかし、1 . 5 SBF 中で生糸織物表面に形であれば生体内でも抗菌効果を期待できる。そこで本研究成されたアパタイトは、その Ca/P 比や格子定数がヒトのでは、Ca、Cu あるいは Zn を導入した生糸織物の SBF 中におけるアパタイト形成能および大腸菌に対する抗菌性を評価することにより、骨結合性や抗菌性を示す生糸織物をDevelopment of raw silk fabric with
antibacterial activity and biocompatibility
Masakazu Kawashita
Institute of Biomaterials and Bioengineering
Tokyo Medical and Dental University

得る基礎的条件を調べた。

2. 方

法

2 . 1. 試料の作製− 17 −

いずれも特級試薬の塩化カルシウム（CaCl 2）、塩化銅（II）コスメトロジー研究報告 Vol.27, 2019

二水和物（CuCl 2 · 2 H 2 O）あるいは塩化亜鉛（ZnCl 2）を蒸留のイオン濃度の変化をICP-AESを用いて測定した。

水に溶解させることにより、1 M の CaCl 2、CuCl 2 あるいは ZnCl 2 水溶液を調製した。1 cm 四方に裁断した市販の生2 . 5 . ハロー法による抗菌試験

糸織物（R-Silk）を各水溶液 30 mL に 36 . 5 ℃で 24 時間浸漬

JIS L 1902：2015 を参考にして、ハロー法によって試料した後、取り出し、蒸留水で洗浄してから室温で自然乾燥の抗菌性を定性的に評価した。蒸留水に肉エキス、ペプト

させた。CaCl 2、CuCl 2 あるいは ZnCl 2 水溶液に浸漬したンおよび塩化ナトリウムを加えてブイヨン培地を作製し試料の名称は、それぞれ R-Ca、R-Cu あるいは R-Zn とした。

た。大腸菌（Escherichia coli）1 コロニー分をブイヨン培地

なお、後述の抗菌試験には、1 . 5 cm 四方の試料に上記処理

20mL に移植後、18 時間一次培養し、さらに菌液 0 . 4 mL をを行ったものを用い、1 cm 四方の試料の場合と単位面積

新しいブイヨン培地 20 mLに移し替え、4 時間二次培養した。

あたりの液量を合わせるため，1 . 5 cm 四方の試料を浸漬す蒸留水で 20 倍に希釈したブイヨン培地を用いて二次培養後る CaCl 2、CuCl 2 あるいは ZnCl 2 水溶液の量は 67 . 5 mL との菌液を 100 倍に希釈し、これを抗菌試験に用いた。調製した。

した菌液 1 mL をペトリディッシュに加え、その上から普通
寒天培地 15 mL を加えてよくかき混ぜた。普通寒天培地上

2 . 2 . 試料表面の形状および元素分析に試料を静置し、36 .5 ℃で 24 時間培養した。培養後、試料

R-Silk および 2 . 1 . で得られた試料の表面を電子走査型顕微鏡（SEM）を用いて観察した。また、5 日間真空凍結乾の周りのハロー（菌の発育阻止帯）の有無を確認し、大腸菌に対する試料の抗菌性を評価した。

燥した R-Silk、R-Ca、R-Cu および R-Zn の表面に存在する元素を X 線光電子分光分析装置（XPS）を用いて調べた。

2 . 6 . 菌液吸収法による抗菌試験

2 . 3 . 試料の溶出試験

料の抗菌性を定量的に評価した。蒸留水に肉エキスおよび

JIS L 1902：2015 を参考にして、菌液吸収法によって試1000 mLの蒸留水に 6. 118g のトリス（ヒドロキシメチル）

ペプトンを加えて、ニュートリエント培地（NB）を作製した。

アミノメタンを溶解させ、そこに水溶液の pH が 7.4 になる

大腸菌 1 コロニー分を 2 . 5 . と同様の方法で NB にて一次培

ように 1 M 塩酸を加え、これをトリス塩酸緩衝液（TBS）と養および二次培養を行った。蒸留水で 20 倍に希釈した NB

した。R-Ca、
R-CuまたはR-Znを 30mLのTBSに 36.5℃で 1、を用いて、二次培養後の菌液を 1000 倍に希釈し、これを抗3 あるいは 7 日間浸漬した。その後、TBS から試料を取り菌試験に用いた。

出し、それぞれの TBS 中における Ca、Cu あるいは Zn イオ

バイアル瓶に入れた 6 検体に、上記で調整した菌液 50µL

ンの濃度を誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ICP-AES）をそれぞれ数か所に分けて接種した。3 検体は 36 .5 ℃で 18によって測定した。また、TBS に 7 日間浸漬した試料の表

時間培養、残りの 3 検体はポリソルベート 80 を添加した生面に存在する元素を、XPS を用いて調べ、TBS に 7 日間浸理食塩水を加え 30 回手振りして菌を洗い出した。続いて、漬した試料から溶出したCa、Cu あるいはZnの割合を式（1）洗い出した菌液から 10 倍希釈系列を作製した。それぞれのによって見積もった。

倍率で希釈した菌液 1 mL をペトリディッシュに加え，その（C −C 7）
溶出割合（%）= 0× 100 ……（1）C0

上から混釈平板培養法用寒天培地（EA）を 15 mL加えてよく

C 0：TBS 浸漬前の試料表面の Ca，Cu あるいは Zn の存

トリプトン、D（+）- グルコースおよび寒天を加えることでかき混ぜた。EA は、蒸留水に脱水酵母エキス、カゼイン製作製した。36 .5 ℃で 24 時間培養後、コロニー数を数えた。

在率を炭素
（C）
の存在率で規格化した値。
C 7：TBS 浸漬 7 日後における試料表面の Ca、Cu ある菌液を接種して 18 時間の培養を行った 3 検体について

いは Znの存在率をC の存在率で規格化した値。

も上記と同様の方法で大腸菌のコロニー数を数えた。その後、JIS L1902：2015 に従って、菌増殖値（F）および抗菌活2 . 4 . 擬似体液
（SBF）浸漬試験

性値（A）を算出した。なお，コントロールには 1 .5 cm四方

ISO23317：2014 に 準 拠 し、pH 7 . 4 に 調 製 し た SBF を作製した。R-Ca、R-Cu あるいは R-Zn を 30mL の SBF にの R-Silk を用いた。有意差の評価については、Tukey の方法を使用し、有意水準は 5 % とした。

36. 5 ℃で 3、5 あるいは 7 日間浸漬し、その後、試料を取り

3. 結出し、蒸留水で洗浄した後、室温で自然乾燥させた。SBF
浸漬後の試料の表面構造をSEMおよびX線回折装置（XRD）

果

3 . 1. 試料表面の構造および元素分析を用いて調べた。SBF に 7 日間浸漬した試料については、

Fig. 1 に各試料の SEM 写真を示す。R-Ca および R-Cu

エネルギー分散型 X線分光器（EDX）を用いて表面の元素分の表面形状と R-Silk のそれに差異は見られなかったが、析を行った。また、試料浸漬によるSBFのCaおよびリン（P）

R-Zn の表面には析出物（矢印）が確認された。Table 1 に− 18 −MRI と時間温度換算則を応用したエマルション化粧品の高精度乳化安定性予測

Fig. 2 Ca 2p XPS spectrum of R-Ca (a), Cu2p XPS spectrum of R-Cu (b) and
Zn2p XPS spectrum of R-Zn (c).
Fig. 1 SEM photographs of R-Silk,
R-Ca, R-Cu and R-Zn.

Table 1 Surface abundance of elements on samples which
was measured by XPS.

XPS による各試料表面の元素分析の結果を示す。R-Ca、
R-Cu あるいは R-Zn について、それぞれ微量の Ca、Cu あ

Fig. 3 Concentrations of Ca, Cu and Zn released from
R-Ca, R-Cu and R-Zn into TBS, respectively.

るいは Zn が検出された。また、全ての試料において、ケ
イ素（Si）が検出された。
Fig. 2 に R-Ca，R-Cu あ る い は R-Zn の Ca 2 p、Cu 2 p あ る

Table 2 Surface abundance of elements on samples after
soaking in TBS for 7 days which was measured by XPS.

いは Zn 2 pXPS スペクトルを 示 す。R-Ca は、347. 6 および351 . 1 eV付近にCa 2 + に帰属されるCa 2 p ピークを与えた 18 , 19）。
また、R-Cu は、932 . 9、934 . 8 および 944 . 6 eV 付近に Cu+
および Cu 2 + に帰属される Cu 2 p ピークを与えた 19）。さらに，
R-Zn は、1022 . 0 eV 付近に酸化亜鉛（ZnO）および／あるいは水酸化亜鉛（Zn（OH）2）に帰属される Zn 2 p ピークを与えた 19 , 20）。

3 . 3 . 試料のアパタイト形成能3 . 2 . 試料の金属イオン溶出特性

Fig. 4 に、SBF 浸漬後の R-Ca、R-Cu あるいは R-Zn のFig. 3 に種々の期間 TBS に浸漬した各試料から溶出した

SEM 写真を示す。R-Ca では、SBF 浸漬後 3 日後にその表

Ca、Cu あるいは Zn イオンの濃度を示す。R-Ca、R-Cu あ

面に析出物（矢印）が観察され、浸漬後 5 日後から 7 日後にるいは R-Zn を浸漬した TBS において、それぞれ Ca、Cu

かけて R-Ca の表面全体が析出物によって覆われた。R-Cu

あるいは Zn イオンの濃度が上昇した。また、いずれの金では、SBF 浸漬前後においてその表面構造に変化は見ら属イオンの場合も、TBS 浸漬 1 日後と浸漬 7 日後でその濃れなかった。R-Zn では、SBF 浸漬前から表面に見られた度はほぼ同じであった。Table 2 に TBS に 7 日間浸漬した析出物（Fig. 1）が浸漬後 7 日後にも残存していた。

各試料の表面の XPS による元素分析の結果を示す。Table

Fig. 5 に、SBF 浸漬後の R-Ca、R-Cu あるいは R-Zn の1、2 および式（1）から、R-Ca 中の Ca は 73 . 3 %、R-Cu 中

XRD パターンを示す。SBF に 5 あるいは 7 日間浸漬したの Cu は 33 . 2 %、R-Zn 中の Zn は 35 . 7 % 程度、TBS 中に

R-Ca では、水酸アパタイト（HAp、Ca 10（PO 4）6（OH）に2）溶出したと見積もられた。

帰属される回折ピークが観察された 9 , 21）。一方、R-Cu お
よび R-Zn では、SBF 浸漬後 7 日までの間に XRD パター− 19 −

コスメトロジー研究報告 Vol.27, 2019

Fig. 7 EDX spectra of R-Ca, R-Cu and R-Zn after soaking in SBF for 7
days.

Fig. 4 SEM images of R-Ca, R-Cu and R-Zn after
soaking in SBF for various periods. Arrows indicate
precipitates.

Fig. 5 XRD patterns of R-Ca, R-Cu and R-Zn after soaking
in SBF for various periods.

Fig. 8 Results of qualitative antibacterial tests for R-Ca,
R-Cu and R-Zn before and after culture.

オンの濃度低下は見られなかった。また、R-Zn を浸漬した SBF においても Ca および P イオン濃度の顕著な低下は確認されなかった。
Fig. 7 に，SBF 浸漬 7 日後の各試料の EDX スペクトルを示す。R-Ca では、Ca と P の EDX ピークが見られたが、Fig. 6 Change in calcium and phosphorus concentration of
SBF after soaking R-Ca, R-Cu and R-Zn for various
periods.

R-Zn では、それらのピークは確認されず、Zn の EDX ピ
ークがわずかに見られた。また、R-Cu においては、Cu の
EDX ピークがほとんど見られなかった。

3 . 4 . 試料のアパタイト形成能

ンに変化は見られなかった。
Fig. 6 に、試料浸漬による SBF の Ca および P 濃度の変Fig. 8 に、ハロー法による抗菌試験の結果を示す。培養化を示す。R-Ca の浸漬によって SBF 中の Ca および P イオ

24 時間後において、R-Cu および R-Zn ではハロー（矢印）

ンの濃度が顕著に低下したが、R-Cu では、Ca および P イが見られた。従って、これらの試料は大腸菌に対して抗菌− 20 −MRI と時間温度換算則を応用したエマルション化粧品の高精度乳化安定性予測

Viable bacteria count / CFU

108

**

**

**

**

Table 3 Growth value (F) and antibacterial activity value (A)for R-Ca, R-Cu and R-Zn. R-Silk was used as control.

: Before culture: After culture

106

104
配位すると考えられる。従って、R-Ca 中の Ca は主にアスパラギン酸の側鎖に担持されている可能性が高い。また、

102

R-Cu 中の Cu はとして存在していると考えられる。Cu 2 +の一部が Cu+ に還元された理由については不明だが、これらイオンは Ca と同様に、主にアスパラギン酸の側鎖に担

1R-Silk(cont.)

R-Ca

R-Cu

持されていると推察される。さらに、R-Zn 表面の析出物

R-Zn（Fig. 1）は、ZnO および／あるいは Zn（OH）
2 と考えられる。

Fig. 9 Results of quantitative antibacterial tests for R-Ca,
R-Cu and R-Zn.（**P < 0.01）

4 . 2 . 試料の金属イオン溶出特性
Fig. 3 に 示 す よ う に、R-Ca、R-Cu あ る い は R-Zn のTBS への浸漬によって、TBS の Ca、Cu あるいは Zn イオ

性を示すことが分かる。Fig. 9 に、菌液吸収法による抗菌

ンの濃度が上昇したことから、それぞれの試料に導入した試験の結果を示す。コントロールとして用いた R-Silk で金属イオンが TBS 中へ溶出したことが分かる。また、いは、培養前後で大腸菌が有意に増殖したが、R-Ca、R-Cu

ずれの金属イオンの場合も、TBS 浸漬 1 日後の濃度と浸および R-Zn においては、培養前後で大腸菌の生菌数が減

漬 7 日後のそれがほぼ同じであったことから、各試料から少した。さらに、各試料間の培養後の生菌数を比較するの金属イオンの溶出は TBS 浸漬 1 日以内に終わると考えと、R-Ca，R-Cu お よ び R-Zn の 生 菌 数 は R-Silk の そ れられる。

よりも有意に小さかった。Fig. 9 の結果から菌増殖値（F）と抗菌活性値（A）を算出した結果を Table 3 に示す。JIS

4 . 3 . 試料のアパタイト形成能

1902 : 2015 では、2 . 0 ≦ A ＜ 3 . 0 となる試料に抗菌効果がFig. 4 および 5 より、R-Ca は SBF 中においてアパタイ認められ、A ≧ 3 . 0 となる試料には強い抗菌効果が認め

ト形成能を示すが、R-Cu および R-Zn はアパタイト形成られると定義されていることから、R-Ca，R-Cu および能を示さないことが明らかとなった。Fig. 6 に示すよう

R-Zn は、大腸菌に対して強い抗菌性を示すことが分かった。

に、R-Ca の浸漬によって SBF 中の Ca および P イオンの4. 考

濃度が顕著に低下したことから、Ca や P イオンが R-Ca の察

表面に取り込まれ、アパタイトが形成されたと考えられる。

4 . 1. 試料表面の構造および元素分析

なお、Ca および P イオンの濃度低下が R-Ca の浸漬 3 日後

R-Ca、R-Cu あるいは R-Zn の表面にそれぞれ微量の Ca、にすでに生じていたことから、SBF 浸漬 3 日後に R-Ca 表

Cu あるいは Zn が検出された（Table 1）ことから、CaCl 2、面に見られた析出物（Fig. 4）は低結晶性のリン酸カルシウ

CuCl 2 あるいは ZnCl 2 水溶液浸漬によって R-Silk に Ca、ムであると考えられる。R-Cu を浸漬した場合は、Ca お

Cu あるいは Zn を導入できたことが分かる。また、全てのよび P イオンの濃度低下は見られなかった（Fig. 6）ことか

試料において検出された Si は、生糸織物にわずかに含ま

ら、R-Cu においては、Ca や P イオンが表面に取り込まれず、れる無機物に由来すると考えられる 22）。

従ってアパタイトが形成されなかったと考えられる。なお、

2+

Fig. 2 より、R-Ca 中の Ca は Ca として存在していると

SBF 浸漬後の R-Cu の EDX スペクトル（Fig. 7 ⒝）に Cu の考えられる。セリシンの OH 基あるいは COOH 基は Ca とEDX ピークがほとんど見られなかったことから、R-Cu

キレート結合を作ると考えられている 5）が、セリシンの等に導入された Cu は 7 日間の SBF 浸漬によってほとんど溶

電点が 4 . 3 程度である

23）

ことから、COOH は CaCl 2 水溶液-

2+中において電離して COO となっており，そこに Ca が出したと考えられる。R-Zn を浸漬した場合でも Ca および P イオン濃度の顕著な低下は確認されなかったことから、− 21 −

コスメトロジー研究報告 Vol.27, 2019

SBF 浸漬後の R-Zn 表面に見られた析出物（Fig. 4）は、SBF長における最適な pH は 6 ~ 8 であることから 28）、培地を浸漬後にも残存した ZnO および／あるいは Zn（OH）2 と考えアルカリ化することによって菌を死滅し得る 29）。

られる。このことは、SBF 浸漬後の R-Zn の EDX スペク

5. 総

トルにおいて、Zn の EDX ピークが僅かに見られた（Fig. 7⒞）ことからも示唆される。

括

本研究では、Ca、Cu あるいは Zn イオンを導入した生糸以上より，R-Ca においては，CaCl 2 水溶液処理によっ

織物の SBF 中におけるアパタイト形成能および大腸菌にて導入された Ca イオンが TBS 中（Fig. 3）と同様に SBF 中

対する抗菌性を調べた。Ca イオンを導入した生糸織物をに溶出することで SBF に対するアパタイトの過飽和度をSBF に浸漬すると、同織物はその表面にアパタイトを形上昇させたため、Ca イオンが試料表面に取り込まれ、ア成した。これは、同織物からの Ca イオンの溶出によって、パタイトが形成したと考えられる 11 , 12）。一方、R-Cu や

アパタイトに対する SBF の過飽和度を上昇させたためと

R-Zn においては、Cu または Zn イオンが TBS 中（Fig. 3）

考えられる。また、Ca、Cu あるいは Zn イオンを導入したと同様に SBF 中に溶出したと推測されるが、それにも関

生糸織物は、大腸菌に対して強い抗菌性を示した。Ca 導

わらず試料表面に Ca イオンは取り込まれず、アパタイト

入試料においては Ca イオンの溶出に伴って試料表面付近は形成しなかったと考えられる。これは、Cu または Zn イの pH が上昇したことによって、Cu 導入試料においては抗オンの溶出に伴って SBF 中の Ca イオンとのイオン交換が菌元素である Cu イオンが溶出したことによって、また Zn生じているとしても、SBF 中には Ca イオン以外にもヒド導入試料においては、Zn イオンの溶出と活性酸素の生成

ロニウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マによって抗菌性が発現したと考えられる。

8）

グネシウムイオンなどが存在しており 、これらイオンがCa イオンの試料表面への選択的導入を阻害した可能性が（引用文献）
1） G. H. Altman, F. Diaz, C. Jakuba, T. Calabro, R. L.

ある。

Horan, J. Chen, H. Lu, J. Richmond, D. L. Kaplan, Silk-

4 . 4 . 試料の抗菌性

based biomaterials, Biomaterials, 24（2003）401-416.

Fig. 8 に示すように、ハローが形成された R-Cu および

2） P. Aramwit, A. Sangcakul, The effects of sericin

R-Zn においては、試料から抗菌元素である Cu イオンまたcream on wound healing in rats, Biosci. Biotechnol.

は Zn イオンが溶出したことにより、抗菌性が発現したとBiochem., 71（2007）2473-2477.

14）。これらの抗菌メカニズムを既往の研究か

3） N. Kato, S. Sato, A. Yamanaka, H. Yamada, N.

ら推察すると、R-Cu については、溶出した Cu イオンがFuwa, M. Nomura, Silk protein, sericin, inhibits lipid

タンパク質の変性や酵素機能の阻害を引き起こし，細菌のperoxidation and tyrosinase activity, Biosci. Biotechnol.

考えられる増殖を抑制した可能性がある

Biochem., 62（1998）145-147.

24 , 25）。また、
R-Zn については、Zn イオンの溶出によって、能動輸送の阻害やアミノ酸の4） K. Tsubouchi, Y. Igarashi, Y. Takasu, H. Yamada,

代謝機構および酵素機能の阻害などが生じた可能性があSericin enhances attachment of cultured human skinるfibroblasts, Biosci. Biotechnol. Biochem., 69（2005）403-

26）。さらに、R-Zn では、溶出した Zn イオンだけでな

405.

く、表面に形成された亜鉛の化合物も抗菌性に寄与していると考えられる。ZnO は暗所においても活性酸素を生成

5） M. Sasaki, H. Yamada, N. Kato, Consumption of silk

し 27）、細菌の細胞壁を破壊する。従って、R-Zn 表面の形

protein, sericin elevates intestinal absorption of zinc,

成物に ZnO が含まれているとすれば、ZnO が抗菌性に寄

iron, magnesium and calcium in rats, Nutr. Res., 2 0

与した可能性がある。一般に活性酸素は飛程距離が短く不（2000）1505-1511.

安定であるが、ZnO が寒天培地中に拡散することによって、

6） M. Neo, S. Kotani, T. Nakamura, T. Yamamuro, C.

試料から離れた細菌に対しても抗菌効果を示したと考えら

Ohtsuki, T. Kokubo, Y. Bando, A comparative study

れる。これは、ZnO が水に不溶であることや、R-Zn 周囲

of ultrastructures of the interfaces between four kindsに生じたハローが白く濁っていた（Fig. 8）ことからも示唆

of surface-active ceramic and bone, J. Biomed. Mater.

される。また、R-Ca については、ハロー法では抗菌性をRes., 26（1992）1419-1432.

示さなかったが菌液吸収法（Fig. 9）では強い抗菌性を示し

7） L. L. Hench:, Bioceramics, J. Am. Ceram. Soc., 8 1

た。これは、R-Ca に担持された Ca イオンが培地中に溶出（1998）1705-1728.

することで、R-Ca のごく表面に存在する H+ がイオン交換

8） T. Kokubo, H. Takadama, How useful is SBF in

によって試料中に取り込まれ、試料表面付近の pH が上昇

predicting in vivo bone bioactivity? Biomaterials, 2 7したためと考えられる。既往の研究によれば、大腸菌の成（2006）2907-2915.

− 22 −MRI と時間温度換算則を応用したエマルション化粧品の高精度乳化安定性予測

9） A. Takeuchi, C. Ohtsuki, T. Miyazaki, H. Tanaka, M.

19）J. F. Moulder, W. F. Stickle, P. E. Sobol, K. D.

Yamazaki, M. Tanihara, Deposition of bone-like apatite

Bomben, Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy,

on silk fiber in a solution that mimics extracellular

ULVAC-PHI, Inc.,（1995）68 - 69 , 86 - 89 .

fluid, J. Biomed. Mater. Res. A, 65（2003）283-289.

20）J. Duchoslav, R. Steinberger, M. Arndt, D. Stifter,

10）H. M. Kim, K. Kishimoto, F. Miyaji, T. Kokubo, T.

XPS study of zinc hydroxide as a potential corrosion

Yao, Y. Suetsugu, J. Tanaka, T. Nakamura, Composition

product of zinc: rapid X-ray induced conversion intoand structure of the apatite formed on PET substrates

zinc oxide, Corros. Sci., 82（2014）356 - 361 .

in SBF modified with various ionic activity products, J.

21）A. Takeuchi, C. Ohtsuki, T. Miyazaki, M. Kamitakahara,
S. Ogata, M. Yamazaki, Y. Furutani, H. Kinoshita, M.

Biomed. Mater. Res. A, 46（1999）228 - 235 .
11）C. Ohtsuki, T.Kokubo, T. Yamamuro, Mechanism

Tanihara, Heterogeneous nucleation of hydroxyapatiteof apatite formation on CaO-SiO 2 -P 2 O 5 glasses in aon protein: structural effect of silk sericin, J. R. Soc.
Interface, 2（2005）373 - 378 .

simulated body fluid, J. Non-Cryst. Solids, 143（1992）22）M. Mondal, K. Trivedy, S. N. Kumar, The silk

84 - 92 .
12）A. Oyane, M. Kawashita, K. Nakanishi, T. Kokubo,proteins, sericin and fibroin in silkworm, Bombyx mori

M. Minoda, T. Miyamoto, T. Nakamura, Bonelike

Linn., - a review, Caspian J. Env. Sci., 5（2007）63 - 76 .

apatite formation on ethylene-vinyl alcohol copolymer23）A. M. Sookne, M. Harris, Electrophoretic studies ofsilk, J. Res. Natl. Stand., 23（1939）299 - 308 .

modified with silane coupling agent and calcium
silicate solutions, Biomaterials, 24（2003）1729 - 1735 .

24）R. B. Thurman, C. P. Gerba, G. Bitton, The molecular13）K. Matsushita, S. Abe, T. Ishi, S. Kajiyama, A.

mechanisms of copper and silver ion disinfection of

Kotani, M. Saito, T. Masaoka, T. Suguro, Prevention

bacteria and viruses, Crit. Rev. Environ. Control., 1 8of perioperative infection in bone and joints, Jpn. J.

（1989）295 - 315 .

Chemother., 60（2012）319 - 326 .（In Japanese）

25）R. M. Sterritt, J. N. Lester, Interactions of heavy
metals with bacteria, Sci. Total Environ., 1 4（1 9 8 0）

14）D. H. Nies, Microbial heavy metal resistance, Appl.

5 - 17 .

Microbiol. Biotechnol., 51（1999）730 - 750 .
15）T. N. Kim, Q. L. Feng, J. O. Kim, J. Wu, H. Wang, G.

26）A. Sirelkhatim, S. Mahmud, A. Seeni, N. H. M. Kaus,

C. Chen, F. Z. Cui, Antimicrobial effects of metal ions

L. C. Ann, S. K. M. Bakhori, H. Hasan, D. Mohamad,（Ag , Cu , Zn ）in hydroxyapatite, J. Mater. Sci.

Review on zinc oxide nanoparticles: antibacterial

Mater. Med., 9（1998）129 - 134 .

activity and toxicity mechanism, Nano-Micro Lett., 7

+

2+

2+

16）C. Prinz, M. Elhensheri, J. Rychly, H. G. Neumann,（2015）219 - 242 .

Antimicrobial and bone-forming activity of a copper27）K. Hirota, M. Sugimoto, M. Kato, K. Tsukagoshi,

coated implant in a rabbit model, J. Biomater. Appl., 32

T. Tanigawa, H. Sugimoto, Preparation of zinc oxide（2017）139 - 149 .

ceramics with a sustainable antibacterial activity17）K. Gupta, R. P. Singh, A. Pandey, A. Pandey,

under dark conditions, Ceram. Int., 36（2010）497 - 506 .

Photocatalytic antibacterial performance of TiO 2 and28）E . P a d a n , D . Z i l b e r s t e i n , S . S c h u l d i n e r , p H

Ag-doped TiO 2 against S. aureus. P. aeruginosa andhomesstasis in bacteria, Biochim. Biophys. Acta, 6 5 0

E. coli, Beilstein J. Nanotech., 4（2013）345 - 351 .

（1981）151 - 166 .

18）W. Gu, D. W. Bousfield, C. P. Tripp, Formation of29）J . F . S i q u e i r a , H . P . L o p e s , M e c h a n i s m s o fcalcium carbonate particles by direct contact of Ca

antimicrobial activity of calcium hydroxide: a critical（OH）2 powders with supercritical CO 2 , J. Mater.

review, Int. Endod. J., 32（1999）361 - 369 .

Chem., 16（2006）3312 - 3317 .

− 23 −